Czy Twój krytyczny falownik jest bliski awarii, a Ty o tym nie wiesz?

Problem: konserwacja według kalendarza nie wystarcza

Falownik to głównie półprzewodniki i miedź, które rzadko się zużywają. Dwie części jednak tak: kondensatory elektrolityczne obwodu pośredniego DC i wentylatory. To materiały eksploatacyjne, a ich wymiana na czas to niemal cała konserwacja zapobiegawcza falownika.

Obie części starzeją się od ciepła, a nie od daty w kalendarzu. Falownik w chłodnym, czystym pomieszczeniu może utrzymać kondensatory dwa razy dłużej niż ten sam falownik w gorącej szafie obok pieca. Dlatego jeden interwał dla wszystkich falowników dla jednych jest za wczesny, a dla innych za późny.

• Kondensatory obwodu DC wysychają od środka. Ich żywotność zależy od temperatury rdzenia, która rośnie wraz z otaczającym powietrzem i prądem tętnień płynącym przez nie.
• Wentylatory psują się, gdy starzeje się smar w łożyskach. Starzeje się szybciej w cieple, tylko gdy wentylator się obraca, i jeszcze szybciej w kurzu.

Oszacuj to dla swojego falownika

Wpisz rzeczywiste warunki pracy — powietrze wokół falownika, jego obciążenie, godziny pracy, środowisko i jakość sieci — aby oszacować, ile zostało każdemu podzespołowi.

Wpływ w liczbach

Weź falownik w szafie w 35 °C, przy obciążeniu 75 %, pracujący 16 godzin dziennie w czystym pomieszczeniu. Kalkulator daje 11,9 lat dla kondensatorów i 6,8 lat dla wentylatorów. Teraz zmieniaj jedną rzecz naraz:

• Jeśli w szafie jest o 10 °C cieplej, kondensatory spadają z 11,9 lat do 6,0 lat.
• Przy 2 % asymetrii napięcia sieci kondensatory spadają z 11,9 lat do 9,7 lat.
• Jeśli pomieszczenie jest zapylone, wentylatory spadają z 6,8 lat do 4,8 lat.

Jeśli ten falownik stanie dziś, ile Twoją linię kosztuje każda godzina postoju?

Przeczytaj tabliczkę, zanim założysz wiek

Zegar zużycia wentylatorów rusza, gdy falownik zostaje zainstalowany i pracuje. Kondensatory są inne: starzeją się także na półce. Przed pierwszym uruchomieniem ustal, jak długo falownik był bez zasilania.

Co starzeje się na półce, a co nie

• Kondensatory obwodu DC starzeją się bez zasilania: podczas przechowywania ich warstwa tlenku ulega degradacji, a prąd upływu rośnie, tym szybciej, im cieplejszy magazyn (Nippon Chemi-Con). To właśnie naprawia regeneracja.
• Wentylatory: ich żywotność podaje się w godzinach pracy (L10), czyli w godzinach obrotu (ebm-papst, RS DesignSpark). Przejrzane źródła publiczne nie podają reguły trwałości magazynowej dla wentylatorów; dla ich zużycia liczy się czas obrotu.

Jak ustalić, jak długo był przechowywany

Porównaj datę produkcji z datą planowanego zasilenia. Data produkcji jest na tabliczce lub zakodowana w numerze seryjnym; na przykład ABB dokumentuje, które cyfry jego numeru seryjnego oznaczają rok i tydzień. Liczą się też falowniki zapasowe w magazynie i wyłączone w zakładzie: ważny jest czas bez zasilania. Jeśli daty nie da się ustalić, traktuj go jako najgorszy przypadek i wykonaj regenerację według procedury producenta.

Źródło: ABB p. 8

Jak przechowywać falownik zapasowy

Producenci kondensatorów zalecają przechowywanie w normalnej temperaturze i wilgotności, bez bezpośredniego słońca; ciepło przyspiesza wzrost prądu upływu (Nippon Chemi-Con). Utrzymuj falownik czysty i suchy, bez kondensacji (ABB wymaga tego przed regeneracją). Temperatura przechowywania zmienia granicę: jeden producent dopuszcza 12, 24 lub 36 miesięcy bez zasilania, zależnie od przechowywania maksymalnie w 50, 45 lub 40 °C (Schneider Electric). A jeden producent zaleca, jako dobrą praktykę, regularne zasilanie przechowywanych falowników — mniej więcej co sześć miesięcy — napięciem znamionowym (KEB).

Sytuacja → co zrobić

Sytuacja	Co zrobić	Źródło
Mniej niż 1 rok bez zasilania	Uruchomić bez regeneracji.	ABB p. 7 · KEB America
Od 1 do 2 lat bez zasilania (do 3 w niektórych modelach)	Zregenerować przed użyciem: zasilić bez obciążenia od 30 minut do godziny, zgodnie z zaleceniem producenta. Zobacz regenerację	ABB pp. 6, 9 · KEB America
Ponad 2 lata (3 w niektórych modelach)	Zregenerować kontrolowanym układem: z ograniczeniem prądu lub stopniowo zwiększając napięcie. Zobacz regenerację	ABB pp. 6, 10 · KEB America
Nieznana data produkcji lub przechowywania	Traktować jako najgorszy przypadek: przed zasileniem zregenerować według procedury producenta. Zobacz regenerację	Zalecenie Wertek

Co zapisać w dniu uruchomienia

Datę instalacji — kiedy zostaje zasilony w eksploatacji — oraz, jeśli był regenerowany, datę i zastosowaną metodę. Kalkulator powyżej liczy żywotność od daty instalacji: bez niej każdy szacunek zaczyna się w złym miejscu.

W Wertek tabliczka falownika przechowuje datę instalacji i datę regeneracji kondensatorów w historii zasobu. Regeneracja nie odnawia kondensatorów, więc nie zeruje ich szacowanej żywotności.

Leżał na półce ponad rok? Zregeneruj kondensatory przed zasileniem

Zegar zużycia rusza, gdy falownik zostaje zainstalowany i zasilony, a nie w chwili produkcji; ale falownik na półce nie odpoczywa, jeśli chodzi o kondensatory. Producenci falowników wymagają regeneracji (formowania) kondensatorów obwodu DC przed pełnym napięciem, jeśli falownik był bez zasilania przez około rok lub dłużej. Pominięcie tego może je zniszczyć przy pierwszym uruchomieniu.

Dlaczego przechowywany kondensator tego wymaga

Podczas przechowywania warstwa tlenku, która izoluje aluminiowy kondensator elektrolityczny, powoli reaguje z elektrolitem: spada napięcie, które wytrzymuje, i rośnie prąd upływu — tym bardziej, im cieplejszy magazyn. Jeśli od razu przyłoży się pełne napięcie, ciepło tego prądu upływu może przebić dielektryk i otworzyć zawór bezpieczeństwa kondensatora. Kontrolowana obróbka napięciowa odbudowuje tlenek i obniża prąd upływu do normalnego poziomu.

Czego wymagają producenci falowników

Czas bez zasilania	Czego wymaga producent	Źródło
Mniej niż 1 rok	Regeneracja nie jest potrzebna.	ABB p. 7
Od 1 do 2 lub 3 lat, zależnie od modelu	Włączyć falownik na 30 minut bez obciążenia przed użyciem.	ABB pp. 6, 9
Ponad 2 lub 3 lata, zależnie od modelu	Zewnętrzny układ regeneracji w obwodzie DC, z ograniczeniem prądu (maksymalnie 500 mA), przez czas podany przez producenta.	ABB pp. 6, 10
12, 24 lub 36 miesięcy, przy przechowywaniu maksymalnie w 50, 45 lub 40 °C	Podać napięcie sieci na godzinę przed uruchomieniem silnika, bez możliwości wydania polecenia startu w tym czasie.	Schneider Electric
Od 1 do 2 lat; ponad 2 lata	Uruchomić falownik na godzinę bez wyjścia modulacji; po 2 latach powoli podnosić napięcie wejściowe autotransformatorem.	KEB America

Producenci nie wyznaczają granicy w tym samym miejscu: według lat i modelu falownika, tylko według lat albo także według temperatury przechowywania. Dlatego jedyną ważną procedurą jest procedura producenta Twojego falownika.

Procedura w ogólnym zarysie

• Przed rozpoczęciem: odłączyć i zablokować zasilanie, sprawdzić brak napięcia między zaciskami wejściowymi i DC a ziemią oraz nigdy nie załączać zasilania falownika, gdy podłączony jest układ regeneracji (ABB, pp. 9, 11).
• Napięcie podaje się na kondensatory w sposób kontrolowany, nigdy od razu pełne: z ograniczeniem prądu — jeden producent ogranicza go do 500 mA, przy napięciu DC od 1,35 do 1,45 napięcia znamionowego AC falownika, albo zwiększa je stopniowo od zera (ABB, p. 10) — lub powoli podnosząc napięcie wejściowe autotransformatorem (KEB).
• Czas zależy od długości przechowywania: od 30 minut lub godziny przy krótkim przechowywaniu do dłuższych czasów, ustalonych przez producenta, przy długim. Nie uruchamia się silnika i nie podaje obciążenia.
• Na koniec poczekać, aż kondensatory się rozładują — jeden producent podaje 5 minut — i zmierzyć obwód DC bliski zeru, zanim czegokolwiek się dotknie (ABB, p. 11).

Od szacunku do kontroli z Wertek

Kalkulator zakłada, że warunki nigdy się nie zmieniają. Rzeczywiste falowniki latem pracują goręcej, zmieniają obciążenie wraz z produkcją i pokrywają się kurzem między czyszczeniami. Wertek zamienia szacunek w plan:

• Zdigitalizuj tabliczkę i datę instalacji — dane, od których zależy każdy szacunek.
• Plan konserwacji, który tworzy zlecenia pracy w ich terminie.
• Technicy otrzymują zlecenia w aplikacji mobilnej, rejestrują pracę i je zamykają.

Chroń swoje krytyczne napędy

Zarejestrowanie falownika i jego tabliczki w Wertek jest bezpłatne. Zaplanowane zlecenia pracy są dostępne w płatnych planach.

Zacznij w przeglądarce Pobierz z Google Play

Na czym opiera się szacunek

Kondensatory obwodu DC: ciepło wewnątrz kondensatora

Żywotność aluminiowego kondensatora elektrolitycznego zależy przede wszystkim od jego temperatury wewnętrznej. Producenci kondensatorów publikują zasadę: im chłodniej pracuje rdzeń, tym dłużej wytrzymuje — mniej więcej dwa razy dłużej na każde 10 °C mniej. Ich przewodniki szacowania kończą się też na 15 latach.

W falowniku ta temperatura rośnie z trzech powodów: powietrza wokół falownika, obciążenia (więcej prądu to więcej tętnień grzejących kondensator od środka) oraz asymetrii napięcia sieci, która wymusza dodatkowe tętnienia w obwodzie DC. Godziny postoju pod napięciem też starzeją kondensator, tylko wolniej.

Szacowana żywotność (lata)

Temperatura powietrza wokół falownika (°C)

Zacieniony pas: pułap szacunku (15 lat)

Wentylatory: smar w łożyskach

To, co zwykle kończy życie wentylatora, to smar w jego łożyskach. Producenci wentylatorów podają żywotność jako L10 — liczbę godzin, po której uszkodził się co dziesiąty wentylator — a zasada branżowa mówi, że żywotność smaru spada mniej więcej o połowę na każde 15 °C więcej.

Smar starzeje się tylko wtedy, gdy wentylator się obraca, więc godziny pracy liczą się tak samo jak kalendarz. Kurz skraca ją jeszcze bardziej; nie ma publicznej zasady, o ile, więc ten efekt to własne założenie Wertek, przeznaczone do korekty na podstawie danych z terenu.

Szacowana żywotność (lata)

Temperatura powietrza wokół falownika (°C)

Zacieniony pas: pułap szacunku (15 lat)

Co jest publiczne, a co jest założeniem Wertek

Dwie powyższe zasady — ciepło skraca żywotność kondensatorów i smaru wentylatorów — są publiczne, a źródła są podlinkowane poniżej.

Resztę Wertek uzupełnia własnymi założeniami dla typowego falownika przemysłowego: o ile cieplejsze jest powietrze wewnątrz falownika niż wokół niego, jak bardzo obciążenie i asymetria sieci grzeją kondensatory, typowa znamionowa żywotność części, gdy jej nie podasz, oraz jak bardzo kurz skraca życie wentylatora. Są korygowane w miarę rejestrowania wymian części. Jeśli znasz swoje podzespoły, wpisz ich wartości znamionowe w polach zaawansowanych.

Źródła

Wszystkie publiczne. Strona stosuje zasadę opisaną przez każde źródło; pozostałe założenia są własne Wertek.

• Nippon Chemi-Con — Żywotność aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych: podwojenie co 10 °C, nagrzewanie prądem tętnień, pułap 15 lat.
• ebm-papst — Wzór L10 na mechaniczną żywotność wentylatorów; żywotność smaru jako zwykłe ograniczenie.
• RS DesignSpark — Dlaczego żywotność L10 ma znaczenie w wentylatorach; przykład obliczeniowy spadku żywotności smaru o połowę co 15 °C.
• Power Monitors — Jak asymetria napięcia sieci zwiększa tętnienia w obwodzie DC falownika.
• ABB — Capacitor reforming instructions (3BFE64059629 Rev H) — Instrukcja regeneracji kondensatorów dla falowników z kondensatorami elektrolitycznymi w obwodzie DC: kiedy regenerować, metody według czasu bez zasilania, jak odczytać datę produkcji z numeru seryjnego.
• Schneider Electric — FAQ FA337087 — Czas przechowywania przed regeneracją dla falowników Altivar Process, według temperatury przechowywania.
• Nippon Chemi-Con — Technical note (§8 Storage) — Nota techniczna o przechowywaniu aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych: dlaczego rośnie prąd upływu i obróbka napięciowa, która odtwarza dielektryk.
• KEB America — VFD storage and capacitor reforming — Przechowywanie i regeneracja kondensatorów falowników: progi według lat bez zasilania oraz, jako dobra praktyka, zasilanie przechowywanych falowników mniej więcej co sześć miesięcy.